基于表面波减振的船舶设备减振装置及方法与流程

本发明涉及船舶减振降噪，特别涉及一种基于表面波减振的船舶设备减振装置及方法。

背景技术：

1、研究表明，船舶辐射噪声主要有三大来源，分别为机械噪声、水动力噪声以及螺旋桨噪声，而由主机、发电机等船舶设备振动引起的机械噪声是船舶在低速行驶状态下最为主要的噪声来源，其在船舶的总辐射噪声中所占比重能够达到七成左右。强振动噪声不仅将引起船上人员不适，还会破坏船舶的隐蔽性，也会影响船内其他设备仪器的正常运行和人员工作，为航行带来安全隐患，甚至造成难以估量的损失。因此，有效控制机械设备引起的结构振动是降低船舶辐射噪声水平，提升船舶生命力与舒适性的首要任务。

2、由水波理论可知，波浪中流体质点在水平和垂直方向作简谐运动，有限水深水质点作椭圆运动，椭圆中心为平衡位置，波动能量主要集中于液体表面，驻波能量随水深增加呈指数函数迅速衰减，如能在船舶减振元件构造表面波环境，则能大幅提升减振元件减振性能。减振液囊由水和多孔疏水材料组成，当外力压缩减振液囊时，水分子侵入多孔疏水材料；当卸载时，水分子自动从微孔逸出，实现机械能和表面能的相互转化。因此，如能将表面波高效减振的波能转换、能量层级分配特性和减振液囊减振特性引入船舶减振元件设计，可大幅提升减振效果。

3、相关公开的现有技术主要包括：相关技术一，一种全回转舵桨双层减振装置及其设计方法(cn106114797a)，其包括全回转舵桨装置的安装台架、多个沿安装台架上、下面板四周均匀布置的具有三向刚度的减振块、固定减振块并对全回转舵桨装置起限位作用的减振块罩壳，以及安装减振块罩壳的基座结构等。该减振装置可同时对全回转舵桨装置的垂向、横向、纵向、扭转方向及其藕合振动进行有效的减振，由于多个减振块沿安装台架四周并且分上、下两层均匀布置，能同时有效控制输入轴扭矩和螺旋桨推进力作用下引起的减振块变形，既减少舵桨装置输入轴的动态变形问题，又降低舵桨装置传递到船舵结构的振动，从而提高运行稳定性，但该方案并未对设备低频振动进行针对性控制，与本发明专利存在较大差异。

4、相关技术二，一种半主动减振基座及控制方法(cn104565163a)，该方案中包括上端板和下端板，上端板和下端板之间设有若干个筒状的颗粒阻尼器，颗粒阻尼器内放置有固体颗粒，颗粒阻尼器外套有线圈，线圈与控制器连接，控制器通过传感器与下端板连接，颗粒阻尼器、线圈和控制器组成一个闭合的电流回路。该方案的结构体的振动频率处于低频段时，颗粒阻尼器内位于上半部的颗粒受到激励，参与了振动能量的消耗，呈现液态属性的颗粒被通电线圈中的磁场磁化，使得颗粒间的吸引力增强，增大摩擦，上半部颗粒上下运动的同时，借助磁滞力间接带动了下半部部分颗粒的运动，使得在低频段时，下半部的部分颗粒也参与了碰撞与摩擦，虽然该方案对于低频振动的控制具有良好作用，但该方案结构较为复杂，易于出现结构问题。

5、综上所述，亟待一种结构简单，且减振效果，特别是低频减振效果良好的减振装置。

技术实现思路

1、本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

2、为此，本发明的一个目的在于提出一种基于表面波减振的船舶设备减振装置。

3、为此，本发明的另一个目的在于提出一种基于表面波减振的船舶设备减振方法。

4、本发明的又一个目的在于提出一种计算机设备。

5、本发明的还一个目的在于提出一种非临时性计算机可读存储介质。

6、为达到上述目的，本发明第一方面实施例提出了基于表面波减振的船舶设备减振装置，包括：承压面板、液囊层、减振液囊、底板和限位槽，其中，所述承压面板布置在所述液囊层上方，其顶部具有与待减振设备直接相连的支撑端面；所述液囊层布置在所述限位槽中；所述减振液囊布置在所述液囊层内部；所述底板设置在所述液囊层下方，所述底板直接与船舶基座面板采用螺栓固定连接；所述限位槽为所述底板周向位置向上延伸的槽型结构；所述限位槽的高度低于所述液囊层的厚度，且所述限位槽与所述承压面板无直接接触。

7、本发明实施例的基于表面波减振的船舶设备减振装置，将承压面板不连续处理，将固体中传播的长波通过铰链转换为短波，实现低频振动向高频转换；液囊层将固体中的弹性波转换为表面波，实现高效减振；减振液囊由水和多孔疏水材料组成，在压力作用下，水分子反复进出多孔疏水材料，可实现机械能和表面能的相互转化，实现能量耗散；减振装置可有效实现船舶设备高效减振，具有结构简单、减振效果好、适用范围广等优点；减振方法具备较高的通用性，具有良好的实用性和广泛的应用领域，便于技术推广。

8、另外，根据本发明上述实施例的基于表面波减振的船舶设备减振装置还可以具有以下附加的技术特征：

9、进一步地，在本发明的一个实施例中，所述承压面板包括多个子面板，每个子面板之间采用铰链连接，通过铰链将长波转换为短波。

10、进一步地，在本发明的一个实施例中，所述液囊层包括超弹性材料囊体以及内容液体，所述承压面板将面力作用于所述液囊层，弹性波传递到液囊成为有限水域表面波，波动能量集中于液体表面，且随水深增加呈指数函数迅速衰减。

11、进一步地，在本发明的一个实施例中，所述减振液囊由水和多孔疏水材料组成，水分子进出多孔疏水材料进行振动能量耗散。

12、达到上述目的，本发明第二方面实施例提出了基于表面波减振的船舶设备减振方法，包括以下步骤：步骤s1，根据预设船舶机械设备类型建立设备-基座-船体结构有限元模型，并结合预设船舶设备减振指标要求，获取设备减振装置设计需求；步骤s2，将所述设备减振装置设计需求与基于表面波减振的船舶设备减振装置的设计规则相结合，以设计所述基于表面波减振的船舶设备减振装置的各组件参数；步骤s3，将所述各组件参数输入所述设备-基座-船体结构有限元模型中，以振动加速度级和振级落差为减振效果评价指标，评估所述基于表面波减振的船舶设备减振装置的减振效果是否满足预设设备减振需求，若不满足则返回所述步骤s2重新设计各组件参数，直至设计满足。

13、本发明实施例的基于表面波减振的船舶设备减振方法，将承压面板不连续处理，将固体中传播的长波通过铰链转换为短波，实现低频振动向高频转换；液囊层将固体中的弹性波转换为表面波，实现高效减振；减振液囊由水和多孔疏水材料组成，在压力作用下，水分子反复进出多孔疏水材料，可实现机械能和表面能的相互转化，实现能量耗散；减振装置可有效实现船舶设备高效减振，具有结构简单、减振效果好、适用范围广等优点；减振方法具备较高的通用性，具有良好的实用性和广泛的应用领域，便于技术推广。

14、另外，根据本发明上述实施例的基于表面波减振的船舶设备减振方法还可以具有以下附加的技术特征：

15、进一步地，在本发明的一个实施例中，所述步骤s1具体包括：步骤s101，根据预设船舶机械设备类型确定设备减振指标要求；步骤s102，根据设备、基座和船体结构信息建立所述设备-基座-船体结构有限元模型；步骤s103，以振动加速度级和振级落差为评价指标，计算系统振动特性；步骤s104，根据所述系统振动特性与所述设备减振指标要求的对比结果，确定所述减振装置设计需求。

16、进一步地，在本发明的一个实施例中，所述步骤s2具体包括：步骤s201，根据设备质量及运行时的动量特性，确定所述基于表面波减振的船舶设备减振装置的刚度要求；步骤s202，根据设备机脚位置及激励特性，确定所述基于表面波减振的船舶设备减振装置的承载面板子结构数量及排布方式；步骤s203，根据所述承载面板子结构数量及排布方式确定所述基于表面波减振的船舶设备减振装置的液囊层覆盖范围、液囊数量、液囊层厚度和液囊内容液体；步骤s204，根据所述液囊层覆盖范围、液囊数量、液囊层厚度和液囊内容液体与预设设备低频减振要求，确定所述基于表面波减振的船舶设备减振装置的减振液囊尺寸及数量；步骤s205，根据所述液囊层覆盖范围及厚度，确定所述基于表面波减振的船舶设备减振装置的限位槽尺寸。

17、进一步地，在本发明的一个实施例中，所述步骤s3具体包括：步骤s301，根据所述设备-基座-船体结构有限元模型和所述各组件参数建立设备-减振装置-基座-船体结构有限元模型，并计算所述振动加速度级和所述振级落差；步骤s302，将所述振动加速度级和所述振级落差与所述设备减振指标要求和减振装置设计需求进行对比，若不满足则返回步骤s2重新设计所述各组件参数，直至满足。

18、本发明又一方面实施例提供一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时，实现如上述实施例所述的基于表面波减振的船舶设备减振方法。

19、本发明还一方面实施例提供一种非临时性计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述实施例所述的基于表面波减振的船舶设备减振方法。

20、本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。